粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算方法与数值分析

粘钢法是一种常用的加固方法,规范中明确规定了粘钢法加固钢筋混凝土梁(RC梁)的受弯与受剪承载力公式,但对受扭承载力公式并未涉及。为了研究粘钢加固RC梁受扭承载力的计算方法,首先借助剪力流理论与变角度空间桁架模型(VASTM),分别推导出RC梁与粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算公式。然后探讨了加固前后RC梁配筋强度比ζ与ζ′的变化情况,在此基础上进一步提供了加固工程算例。最后借助ANSYS软件建立了两种不同方案的粘钢法加固模型,研究了其在扭矩作用下的动力响应与破坏形态。研究结果表明,粘钢法加固受扭RC梁加固前后配筋强度比ζ与ζ′变化很小,钢板厚度为1 mm时其受扭承载力提高约89%;扭矩较小时可采用在RC梁两端粘贴钢板进行加固;扭矩较大时出现梁柱节点先于构件破坏的情况,应将钢板粘贴区域扩大至梁柱节点,但此时不再符合VASTM。

粘钢法加固RC梁受弯与受剪承载力公式的工程应用

粘钢法是一种常用的加固方法,其设计依据为《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2013)。首先,以规范为基础,分析了粘钢法加固RC梁受弯承载力公式在不同加固阶段中的应用,推导出了受拉钢板厚度t1与受压钢板厚度t2满足的函数关系,探讨了粘钢法加固RC梁在不同加固阶段的受弯承载力。然后,借助拱形空间桁架模型建立了粘钢法加固RC梁的受剪承载力公式,分析了粘钢法加固RC梁受剪承载力的提高程度。最后,借助有限元分析软件ANSYS研究了粘钢法加固RC梁在弯矩与剪力作用下的破坏形态。研究结果表明:粘贴厚度为4.2 mm的钢板后,RC梁的受弯承载力提高约33%;侧面粘贴厚度为1 mm的钢板后,RC梁的受剪承载力提高约57%。通过对有限元模型不同参考点的时程曲线进行分析可知,相比较未加固RC梁,粘钢法加固RC梁的受弯与受剪破坏程度明显降低,其承载力均有较大的提高。

粘钢加固RC梁承载性能的理论和试验研究

通过33根RC梁的试验,对不同粘钢位置、不同板件宽厚比和粘钢量加固的RC梁进行了全过程的理论与试验研究。基于对粘钢加固RC梁在荷载作用下的变形过程和破坏形式的观察,讨论了钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量对RC梁的短期刚度、挠度、开裂荷载、极限荷载和破坏形式等承载性能的影响。通过理论计算结果与试验结果的比较分析,得到了粘钢与RC梁之间的协调工作系数主要随截面相对受压区高度变化的结论,提出了粘钢加固RC梁协调工作系数、抗弯承载能力和挠度的计算公式,给出了工程设计建议和确定合适钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量的技术措施,为工程实际中粘钢加固RC梁的设计和承载能力的确定提供了依据。

粘钢加固RC梁的正截面承载力

对粘钢加固RC梁在荷载作用下的变形过程和破坏形式进行了理论和试验研究,讨论了粘钢位置和粘钢量对RC梁的短期刚度、挠度、开裂荷载、极限荷载和破坏形式等承载性能的影响,通过理论计算结果与试验结果的比较分析,得出了粘钢加固RC梁承载力折减系数主要随截面相对高度变化的结论,提出了粘钢加固RC梁承载力折减系数、抗弯承载力和挠度的计算公式,给出了工程设计建议和确定合适钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量的技术措施,为粘钢加固RC梁的设计和承载力确定提供了参考依据。

钢箱法在RC梁加固中的应用研究

该文以兰州市东岗立交桥为工程背景,依据影响桥梁承载力的主要因素及钢箱法加固的原理和优点,对该桥进行钢箱加固,通过粘钢加固和钢箱加固两种方案,对加固前后在理论数据上的对比与分析,论证了钢箱加固后该桥的承载力较粘钢加固后有很大的提高,证明了钢箱法加固桥梁的实际效用,并为以后同类桥型的加固提供了一定的参考。

环境温度对黏钢加固RC梁承载能力影响的试验研究

对不同环境温度下的4片黏钢加固RC梁开展三点弯曲加载试验,研究环境温度对加固梁承载能力的影响规律,并分析其作用机制。结果表明:高/低温环境中的加固梁混凝土应变明显大于20℃环境中加固梁,钢板应变明显偏小,挠度显著增大;高温环境加速结构胶老化,低温环境易导致结构胶脆性开裂,不利于钢板分担荷载,从而导致加固梁承载能力降低。研究成果可为混凝土构件的加固设计和管养提供借鉴。

钢板-混凝土组合加固带损伤钢筋混凝土T梁的抗弯性能试验

为了研究钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁在静载作用下的抗弯性能,对带损伤的2片混凝土T梁组合加固后进行了抗弯承载力试验,得到了构件破坏时的极限抗弯承载力以及受力特性,揭示了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁的弯曲破坏机理;建立了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁的有限元模型,并进行了非线性静力计算。结果表明:考虑材料非线性的静力计算结果与试验结果吻合良好;采用塑性分析方法建立的试验梁极限抗弯承载力简化计算公式的计算结果与试验结果吻合良好。

粘贴钢板加固裂损木梁受力性能试验研究

纵向干缩裂缝是既有木梁中常见裂缝,对木梁受力性能影响较大.本文在综合比较多种加固方法后,拟采用粘贴钢板方法对严重裂损木梁进行补强加固.结合3个采用不同厚度钢板加固裂损木梁试件和1个未加固对比试件的试验研究,对粘贴钢板加固裂损木梁的传力机理和破坏形态进行了分析.试验研究结果表明,采用粘贴钢板加固技术能有效阻止既有纵向裂缝开展、有效提高裂损木梁承载能力和刚度,适合于裂损严重且不易更换的既有裂损木梁的补强加固.进一步结合试验结果,初步建立了粘贴钢板加固裂损木梁的承载能力计算方法.

粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的试验研究

进行了不同的钢板厚度、锚固措施和结构胶种类对粘贴钢板加固钢筋混凝土梁承载能力、变形特性和破坏形式的试验研究 .选取合适的钢板厚度和锚固措施 ,可使粘贴钢板加固梁的效果达到最佳 .

钢板增强胶合木梁的抗弯性能

为了改善普通胶合木梁的受力性能,提出了在其底部粘贴钢板或增设螺钉的增强方式,从而形成钢板增强胶合木梁。进行了21根梁的抗弯试验,分析了钢板厚度、是否设置螺钉对梁破坏形态、承载力和变形能力的影响,并与普通胶合木梁进行对比。结果表明:粘贴2、3和4mm厚钢板增强后,梁承载力分别提高了73.3%、90.0%和71.0%,随着钢板厚度的增加,承载力先增大后减小;粘贴同厚度钢板并设置螺钉后,梁承载力分别提高了76.4%、96.9%和148.6%,随着钢板厚度的增加,承载力增大,螺钉的增强效果在钢板较厚时表现明显。钢板增强后,梁的极限变形比普通胶合木梁提高了6.2%~61.1%,钢板厚度和是否设置螺钉对梁变形能力的影响与其对承载力的影响类似。在验证了钢板增强胶合木梁基本符合平截面假定后,提出了此类构件的受弯承载力计算公式,并与试验结果进行对比,结果表明,理论值与试验值的平均误差不大于10%。

损伤状态下混凝土梁钢板加固试验研究

为研究受损钢筋混凝土梁采用粘贴钢板加固方法后承载力的变化,制作了2根混凝土梁试件.首先将试验梁加载开裂至正常损伤状态并测量对应的最大裂缝宽度,然后将其中一根梁按照规范设计方法进行加固处理,随后对试验梁进行抗弯承载力试验.在试验中通过采集应变、挠度和裂缝宽度等数据,综合评价钢板加固方法的效果.并通过比较各种材料应变随荷载的发展曲线,分析钢筋应变与钢板应变变化协同关系,验证平截面假定是否成立,最后通过各规范所提供的设计方法,将计算结果与试验结果进行对比分析.结果证明:粘贴钢板加固方法对提高受损钢筋混凝土梁的抗弯承载力具有显著效果,加固梁相对于未加固梁承载力提高58.2%;通过试验数据与规范计算结果的对比,可认为现有设计方法具有一定的安全性.研究内容和结果可以为规范公式的使用提供理论依据,也为实际工程钢板加固设计和施工提供参考.

高温损伤后粘钢板加固混凝土梁的抗弯性能

对粘钢板加固高温(250℃,350℃,450℃,550℃)损伤后钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究,得到了受热温度对加固梁抗弯性能的影响规律。结果表明,高温后粘钢板加固效果明显,梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载都有不同程度的提高,且粘钢板加固对减小高温损伤后梁的挠度也有明显作用。当采用必要的锚固措施后,粘钢加固法对于450℃以下高温梁的加固具有良好的适用性和可靠性,当温度达到550℃时,粘钢板法仍具有一定的适用性。

粘贴钢板加固法在钢筋混凝土梁二次加固中的设计原理

粘贴钢板加固法已经广泛运用于混凝土梁的二次加固设计中。某工业建筑现因工艺变化需进行二次改造,这将导致原有钢筋混凝土梁因承载力不足出现正截面和斜截面两种破坏。针对这两种破坏类型,分别阐述了粘贴钢板加固法的设计原理,从而表明粘贴钢板加固法在二次改造工程设计中是一种行之有效且简单易行的方法。

外粘整块钢板加固钢筋混凝土梁受剪试验研究

通过 1 1根混凝土强度等级为C1 4的简支梁试件在集中荷载作用下的试验研究 ,得到外粘整块钢板后梁的受剪承载力。随粘钢规格的不同 ,粘钢混凝土梁发生不同的破坏形态。根据试验结果 ,建立了粘钢部分承担的受剪承载力理论计算公式和受剪斜截面限制条件。

钢板加固小跨高比胶合木梁抗弯极限承载力研究

目前,对普通胶合木梁的研究已较成熟,对小跨高比胶合木梁也有一定的研究,但研究结果表明小跨高比胶合木梁的抗弯性能较差。为研究钢板加固小跨高比落叶松胶合木梁的抗弯性能及抗弯极限承载力的计算,课题组前期对3根底部粘贴钢板加固的小跨高比胶合木梁进行了三分点弯曲试验研究。试验结果表明:钢板增强胶合木梁发生顺纹剪切脆性破坏,其抗弯极限承载力略微有些提高,但揭示了底部粘贴钢板对小跨高比胶合木梁的抗弯性能提高效果不佳。虽效果不佳,但有一定的提高。因此,底部粘贴钢板作为一种最简单且易施工的加固方式,对其承载力研究也具有一定的意义。最后,基于一种极限应变分析方法,提出了一个钢板增强小跨高比胶合木梁抗弯极限承载力的计算公式,并根据该公式计算的理论值与试验中测的实测值的对比分析,认为该公式较为合理,可为已建胶合木梁构件的加固抗弯承载力计算提供理论计算依据。

30m预应力箱梁加固前后承载力试验对比分析

以工程实例为依托,研究了30 m预应力箱梁加固后梁体承载力的提高效果,并进行了试验对比分析,同时了解了梁体破坏的直观印象以及每个阶段的力学性能,对指导实践有着重要意义。

钢筋混凝土T梁的加固方案研究

对粘贴钢板加固技术和增大截面加固T形梁进行了全面系统地研究,并通过计算分析,得到了加固后的主梁刚度和承载力提高率。研究表明:通过对主梁进行粘贴钢板加固可有效提高主梁的刚度和抗弯承载力,进而达到延长既有桥梁使用寿命的目的,并为同类桥梁加固提供指导。

钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验

设计了4根钢板-混凝土组合加固混凝土T梁进行抗弯承载力试验,试件的主要设计参数包括损伤程度和植筋间距。采用荷载传感器、位移计和应变计,分别测量了加载过程中试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝的产生和发展、新老混凝土界面与钢板-加固混凝土界面的纵向滑移,采用有限元软件ANSYS分析了试件的受力性能,采用塑性方法研究了试件的极限抗弯承载力,并对比了模型试验、数值模拟与理论分析结果。分析结果表明:钢板-混凝土组合加固可使混凝土T梁极限抗弯承载力提高约2倍,植筋间距与原梁弯曲损伤程度对组合加固T梁的极限抗弯承载力影响约为4%,植筋间距越大,新老混凝土界面纵向相对滑移越大,极限抗弯承载力的数值计算值和理论计算值与试验值最大相对差值为9%,因此,模型试验、数值模拟与理论计算结果均表明钢板-混凝土组合加固可显著提高混凝土T梁的极限抗弯承载力。

以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁试验研究

为研究以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁的承载力和破坏机理,对花纹钢板-混凝土界面受剪试件进行了推出试验,对组合梁试件进行了受弯性能试验,分析了试件的破坏特征、应变分布和荷载-位移曲线。试验结果表明:扁豆型花纹钢板与混凝土界面的黏结强度介于光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土黏结强度之间,混凝土对钢板的包裹作用对界面黏结强度有重要影响;组合梁受弯性能试件的最大挠度达到L/45(L为组合梁跨度),呈现明显的延性破坏特征;钢梁-混凝土翼板处于良好的共同工作状态,达到完全抗剪组合承载力;组合梁抗弯刚度组合作用系数约为0.4,界面滑移对变形的影响不可忽略。根据试验结果,给出组合梁的钢-混凝土界面受剪承载力和界面抗剪刚度计算方法。

大跨半钢板混凝土简支梁承载力性能试验研究

为了研究大跨半钢板混凝土组合梁的承载力和变形性能,对一个1∶3缩尺的大跨简支梁试件进行了静载试验研究。通过分析试件在加载过程中的挠度、应变和裂缝的发展,研究了此类构件的受力特点和破坏形态,结果表明该类型构件中的钢板、混凝土和钢筋能够很好的协同工作,整个构件具有较高的承载力和刚度,同时表现出很好的延性。最后,通过对比实测数据和理论计算结果,检验了现行规程中组合梁正截面抗弯承载力和短期刚度的计算公式,为工程设计提供参考。